Biotehnoloski procesi.pdf
Biotehnoloski procesi.pdf
Biotehnoloski procesi.pdf
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Obavezan predmet za studijski program Biotehnologija<br />
Katedra za Biohemijsko inženjerstvo i biotehnologiju<br />
Predmet: Biotehnološki <strong>procesi</strong><br />
Fond casova: 4<br />
Semestar: VII<br />
Literatura<br />
1. Ljiljana Mojovic, Biohemijsko inženjerstvo, TMF Beograd 2006<br />
Referentna literatra<br />
1. Michael L. Shuler, Fikret Kargi, Bioprocess engineering, basic concepts, sec.<br />
edition. 2002, PHI, India<br />
2. Micheael Butler, Animal cell Culture and Technology, The Basics, IRL Press,<br />
1996<br />
3. Bernard Glick and Jack Pasternak, Molecular Biotechnology, Principles and<br />
applications of recombinant DNA, ASM press, 1994<br />
Kratak opis kursa<br />
U predmetu se izucavaju metode i kineticki apekti gajenja, rasta, genetskih i metabolickih<br />
manipulacija i imobilizacije celija mikroorganizama (bakterije, animalne celije, biljne<br />
celije) radi korišcenja u razlicitim biotehnološkim postupcima. Predmet je baziran na<br />
predavanjima i racunskim primerima. Racunski primeri obuhvataju proracune iz kinetike<br />
rasta i mikrobiološke proizvodnje u razlicitim uslovima, režimima gajenja i reaktorima.<br />
Sadržaj kursa<br />
1.Uvod. Biotehnološki <strong>procesi</strong>: definicija i razvoj. Regulativa bioloških procesa.<br />
2. Biološka osnova hemijskog inženjerstva. Hranjive podloge za gajenje<br />
mikroorganizama. Osnovi prenosa informacija kod celija.<br />
3. Osnovi metabolickog inženjerstva. Osnovni metabolicki putevi u celiji. Tipovi<br />
proizvoda. Metabolicka regulacija: Indukcija, Katabolicka regulacija, Povratna<br />
regulacija, Regulacija u složenim metabolickim putevima. Principi metabolickog<br />
inženjerstva.<br />
4. Proizvodni mikroorganizam. Izvori proizvodnog mikroorganizma. Koncipiranje i<br />
proizvodnja proizvodnog mikroorganizma za odredene bio- procese. Izolacija i selekcija<br />
proizvodnog mikroorganizma. Poboljšanje proizvodnih osobina mikroorganizama.<br />
6. Kinetika biotehnoloških procesa<br />
• Kinetika mikrobnog rasta u šaržnom sistemu sa i bez sinteze proizvoda<br />
• Uticaj spoljašnjih faktora na kinetiku rasta<br />
• Stehiometrija i energetika celijskog rasta. Jednacine elementarnog balasiranja.<br />
Metabolicko inženjerski pristup razmatranja integralnog balansiranja potrošnje<br />
nutrienata podloge, stvaranja produkta i oslobodene energije<br />
1
Obavezan predmet za studijski program Biotehnologija<br />
• Nestruktuirani kineticki modeli mikrobnog rasta. Monodov-a kinetika. Model<br />
rasta na jednokomponentnom supstratu. Modeli rasta sa inhibicijom rasta.<br />
• Struktuirani modeli metabolickog rasta i metabolizma<br />
7. Izvodenje biotehnoloških procesa u bioreaktorima<br />
• Idealni šaržni bioreaktor. Bilansne jednacine. Produktivnost.<br />
• Kontinualni bioreaktor. Bilansne jednacine. Produktivnost.<br />
• Modifikacije šaržnih i kontinualnih reaktora (hemostat, hemostat sa<br />
recirkulacijom, dolivni postupak, postupak sa perfuzijom).<br />
• Racunski primeri .<br />
8. Imobilizacija celija. Tipovi imobilizacije i osobine. Materijali kao nosaci. Primena<br />
imobilizacije na bakterije, kvasce i plesni, animalne i biljne celije.<br />
9. Animalne celije. Rast i kultivacija animalnih celija. Bioreaktori za proizvodnju<br />
animalnih celija (submerzni rast; imobilisane celije; kultura tkiva). Metode genetickog<br />
inženjerstva koje se primenjuju kod animalnih celija. Produkti kulture animalnih celija.<br />
10. Biljne celije. Rast i kultivacija biljnih celija. Produkti kulture biljnih celija i njihova<br />
primena. Bioreaktori za proizvodnju biljnih celija (submerzni rast; imobilisane celije;<br />
kultura tkiva). Metode genetickog inženjerstva u kultivaciji biljnih celija.<br />
11. Korišcenje geneticki manipulisanih organzama. Uticaj proizvoda na izbor<br />
strategije i metoda genetskog inženjerstva. Vektorski sistemi i njihov izbor. Tipovi<br />
geneticke nestabilnosti kod geneticki inženjerizovanih celija Dizajniranje plazmida tako<br />
da se izbegnu procesni problemi. Izbor reaktora i procesnih uslova u radu sa GEM.<br />
Matematicko predvidanje interakcija domacin-vektor i geneticke nestabilnosti<br />
(matematicki primeri).<br />
12. Mešane mikrobiološke kulture. Osnovne interakcije kod mešanih kultura<br />
(kompeticija, predatorstvo) i njihovi modeli. Pimeri mešanih kulura u prirodi.<br />
Mikrobiološki <strong>procesi</strong> sa mešanim kulturama i industrijsko korišcenje<br />
Cilj predmeta<br />
Cilj predmeta je da studenti nauce principe i proracune kinetke i uslova gajenja i tretmana<br />
mikroorganizama kojima se postižu optimalni metabolicki i geneticki uslovi za odredene<br />
prakticne namene. Usvajanjem ovih principa, proracuna i tehnika studenti ce se<br />
osposobiti da izaberu odgovarajuci mikroorganizam i koncipiraju strategiju njegovog<br />
tehnološkog i genetickog poboljšanja, kao i da izaberu odgovarajuce tehnološke<br />
parametre i bioreaktorsko rešenje u cilju proizvodnje biomase, odredenih metabolita i<br />
biljnog ili životinjskog celijskog tkiva.<br />
Nacin provere znanja<br />
• Završni ispit<br />
• Domaci zadaci (2)<br />
• Kolokvijumi (2)<br />
2
Obavezan predmet za studijski program Biotehnologija<br />
Preduslov izlaska na ispit<br />
Organske hemija I i II, Biohemija i Mikrobiologija.<br />
Nacin formiranja završne ocene<br />
• Ocena domacih zadataka utice sa 30% (DZ)<br />
• Οcena sa kolokvijuma utice sa 30% (K)<br />
• Ocena sa pismenog ispita utice sa 40% (ZI)<br />
Konacna ocena ce biti formirana prema formuli<br />
Ocena= DZ x 0,3 + K x 0,3 + ZI x 0,40<br />
Semestralni termin-plan<br />
Nedelja u<br />
Aktivnost nastavnika<br />
semestru<br />
1 Biotehnološki <strong>procesi</strong>: definicija i razvoj. Regulativa<br />
bioloških procesa.<br />
Hranjive podloge za gajenje mikroorganizama. Osnovi<br />
prenosa informacija kod celija.<br />
2 Osnovni metabolicki putevi u celiji. Metabolicka<br />
regulacija: Indukcija, Katabolicka regulacija, Povratna<br />
regulacija, Regulacija u složenim metabolickim<br />
putevima. Principi metabolickog inženjerstva.<br />
3 Izvori proizvodnog mikroorganizma. Karakteristike<br />
proizvodnog mikroorganizma za odredene bioprocese.<br />
Izolacija i selekcija proizvodnog<br />
mikroorganizma. Poboljšanje proizvodnih osobina<br />
mikroorganizama.<br />
4 Kinetika mikrobnog rasta u šaržnom sistemu sa i bez<br />
sinteze proizvoda. Racunski primeri.<br />
Uticaj spoljašnjih faktora na kinetiku rasta.<br />
5 Stehiometrija i energetika celijskog rasta. Jednacine<br />
elementarnog balasiranja. Racunski primeri.<br />
6 Metabolicko inženjerski pristup razmatranja<br />
integralnog balansiranja potrošnje nutrienata podloge,<br />
stvaranja produkta i oslobodene energije. Racunski<br />
primeri.<br />
7 Nestruktuirani kineticki modeli mikrobnog rasta.<br />
Monodov-a kinetika. Model rasta na<br />
jednokomponentnom supstratu. Modeli rasta sa<br />
inhibicijom. Struktuirani modeli metabolickog rasta i<br />
Aktivnost studenta<br />
Domaci zadatak 1<br />
Kolokvijum K1<br />
3
Obavezan predmet za studijski program Biotehnologija<br />
metabolizma. Racunski primeri.<br />
8 Izvodenje biotehnoloških procesa u bioreaktorima.<br />
Idealni šaržni bioreaktor. Kontinualni bioreaktor.<br />
Bilansne jednacine. Produktivnost. Racunski primeri.<br />
9 Modifikacije šaržnih i kontinualnih reaktora (hemostat,<br />
hemostat sa recirkulacijom, dolivni postupak, postupak<br />
sa perfuzijom )<br />
10 Racunski primeri izracunavanja parametara<br />
biotehnoloških procesa u bioreaktorima.<br />
Imobilizacija celija. Materijali kao nosaci. Primena<br />
imobilizacije na bakterije, kvasce i plesni, animalne i<br />
biljne celije.<br />
11 Rast i kultivacija animalnih celija. Bioreaktori za<br />
proizvodnju animalnih celija. (submerzni rast;<br />
imobilisane celije; kultura tkiva). Metode genetickog<br />
inženjerstva koje se primenjuju kod animalnih celija.<br />
12 Proizvodi kulture animalnih celija.<br />
Rast i kultivacija biljnih celija. Produkti kulture biljnih<br />
celija i njihova primena. Bioreaktori za proizvodnju<br />
biljnih celija.<br />
13 Metode genetickog inženjerstva u kultivaciji biljnih<br />
celija. Gajenje transgenih biljaka.<br />
Korišcenje geneticki manipulisanih organzama (GMO).<br />
Uticaj proizvoda na izbor strategije i metoda genetskog<br />
inženjerstva. Vektorski sistemi i njihov izbor.<br />
14 Tipovi geneticke nestabilnosti kod GMO. Dizajniranje<br />
plazmida u tako da se izbegnu procesni problemi. Izbor<br />
reaktora i procesnih uslova u radu sa GMO.<br />
15 Osnovne interakcije kod mešanih kultura (kompeticija,<br />
predatorstvo) i njihovi modeli. Pimeri mešanih kulura u<br />
prirodi. Mikrobiološki <strong>procesi</strong> sa mešanim kulturama i<br />
industrijsko korišcenje<br />
Kolokvijum K2<br />
Domaci zadatak 2<br />
Domaci zadatak 3<br />
4
Change language